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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 1 INTRODUÇÃO Atualmente o estudo da formação e das modificações do solo tem sido requisito básico para a formação de qualquer profissional que busca aperfeiçoamento na área de ciências agrárias. Com esse objetivo foi montado este trabalho, com o intuito básico de se conhecer os principais sedimentos, bem seus processos formadores desde o surgimento do grão, até a formação da rocha sedimentar, distinguindo-os segundo suas características principais. Também torna-se necessário, com a confecção deste trabalho, fazer uma análise sobre a influência dos processos sedimentares na formação do solo, e suas características de interesse agronômico. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 2 SEDIMENTOS E PROCESSOS SEDIMENTARES São várias as formas superficiais de relevo existentes no Brasil e no mundo, que variam desde pequenas extensões à quilômetros de distância e apresentam também características próprias que as diferenciam de acordo com seus processos formadores, como os processos de sedimentação e acúmulo de materiais. Dentre as paisagens brasileiras que torna-se interessante fazer uma análise quanto às suas diferenças podemos citar como exemplos a planície do Rio Amazonas, os lençóis maranhenses, a Serra do Mar, Vila Velha, as lagunas fluminenses, as dunas costeiras do Nordeste, os pantanais mato-grossenses e as praias do Rio de Janeiro. Quando essas formações são, basicamente, originadas de processos de deposição de sedimentos, costuma-se denominar essas áreas como, forma de leito sedimentar. Essas formas de leito podem variar gradativamente em suas escalas, como por exemplo, no caso das dunas, podem existir micro-ondulações ou marcas onduladas que possuem alguns milímetros de extensão, enquanto podem ocorrer também, megaondulações que chegam a alcançar quilômetros de distância, e são envolvidos por processos formadores cuja duração varia de segundos a milhares de anos. Existem também outros locais formados e formadores de diferentes relevos, como é o caso das serras, escarpas e planícies, que são formas modeladas na superfície terrestre a partir da combinação de processos erosivos e deposicionais, formados não somente por grãos, mas também de diferentes tipos de rochas. No entanto, as serras e as escarpas diferem-se das planícies, devido às suas menores quantidades de materiais sedimentados em suas superfícies e maior ocorrência de processos erosivos. Sendo assim, pode-se constatar que dunas e planícies, são basicamente formadas de sedimentos acumulados, principalmente nas áreas periféricas de montanhas e serras. Pode-se assim classificar os relevos em formas deposicionais e formas erosivas. Quando se fala na ação modeladora dos processos sedimentares, sejam eles erosivos ou deposicionais, se esquece de relacionar estes processos com a ação antropogênica, fazendo com que eles não se restrinjam, única e exclusivamente, MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 3 a áreas naturais, ou seja, pouco modificadas pelo homem. Como prova destes aspectos, pode-se citar como exemplo a ocupação inescrupulosa das marginais do rio Tietê, bem como morros de declives acentuados. Então, como é possível observar, a interação processo-forma se dá nas mais diferentes escalas, nas diversas formas de relevo, e para que se possa entender de forma clara estes processos, será feita uma análise completa desde a formação até a deposição de um sedimento comum no mar, o grão de areia, já que o mar torna-se o destino final da maioria dos sedimentos. No que diz respeito a essa análise, é conveniente dizer que os processos originais e deposicionais de outros sedimentos, podem se caracterizar da mesma forma. Como Formas e Processos se Relacionam? Cada forma de relevo deposicional corresponde a uma série se processos modeladores, como no exemplo da duna, que pode se formar a partir de processos transportadores e deposicionais de areia, através da formação de nuvens de areia, avalanchas na crista da duna, pelo movimento de marcas onduladas, também através de correntes marítimas que deslocam areia de uma praia conduzindo-a a outra, etc. Neste caso, é fácil perceber que as formas sedimentares estão diretamente ligadas aos seus processos. Se por um lado, a forma da duna eólica determina a ocorrência de avalanchas ou de nuvens de grãos em suspensão, a partir da ação do vento em sua parte exposta, por outro, é possível notar que a ocorrência frequente destes processos acarreta um avanço e decorrente aumento dessa duna. No entanto, para que cada um destes diferentes processos possa ocorrer demora-se um tempo diferente, e levam-se em consideração fatores ambientais que influem diretamente nesse tempo, na forma e dimensões da duna, como energia do vento, quantidade de areia disponível, presença de vegetação, umidade e tamanho do grão. Entretanto devemos nos reportar também a outros processos e fatores que lhes influenciam, que variam de acordo com a região (área) de localização desta duna, como a influência marítima. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 4 Biografia de um Grão de Areia Intemperismo da rocha-mãe: gestação e nascimento do grão A palavra sedimento tem origem latina e significa, etimologicamente, assento, deposição. Então, tem-se como sedimento tudo aquilo que se deposita, depositou ou pode se depositar. Ante estas definições pode-se relacionar diretamente a formação do sedimento, com algum tipo de transporte, já que a palavra deposição remete a ideia de movimento, seja ele físico ou químico. Na ocorrência de transporte físico, o sedimento é deslocado já em seu estado sólido, enquanto no transporte químico, ocorre o deslocamento de íons e moléculas, que ao se reagirem entre si formam-se compostos sólidos. Analisando-se o grão de areia, admitindo que seja constituído basicamente de quartzo e que ele não possa se precipitar quimicamente, pode-se dizer que seu deslocamento ocorre unicamente através do transporte mecânico desde seu ponto de origem (áreas elevadas) até seu destino final (planícies litorâneas). Considera-se que sua formação inicia no que se pode denominar de serra, onde ocorreria seu estagio pré-grão, ou seja, o seu estagio anterior à sua desintegração inicial ou desligamento das rochas que sustentam essa serra, supondo-se que sejam elas metamórficas ou ígneas. Essa desintegração se daria a partir de processos físicos e químicos na superfície da rocha, também chamada de rocha-mãe, estando então sujeita ao intemperismo. É importante ressaltar que os processos intempéricos não envolvem transporte mecânico significativo, o que nos permite avaliar que a matéria formada não se constitui, ainda como sedimento, mas sim como uma camada superior do solo ainda em formação. A partir do momento que esta matéria passa a ser deslocada pelo transporte mecânico e sofre alterações físicas que diminuem seu tamanho e regulariza sua forma, ela transforma-se em uma partícula sedimentar. O que move o grão? Basicamente a força que influencia na deposição de sedimentos, é a força MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 5 gravitacional,ou seja, ela é a variável física em todos os fenômenos de sedimentação, que atua sobre a massa e o volume de um corpo (sedimento) e que depende de sua densidade. Essa força é analisada no contato entre o grão e o fluido que o cerca. Este fluido exerce uma força de reação sobre o grão em contato, o que é conhecido como empuxo, que varia diretamente com a densidade do fluido. A força resultante entre peso e empuxo é a tensão interna atuante no grão, a qual depende de sua densidade efetiva (diferença de densidade entre grão e fluido). Quando a densidade efetiva é negativa, o empuxo sobrepuja a força-peso e ocorre flutuação. Outras forças que atuam no movimento do grão são denominadas forças de superfície, já que suas atuações não dependem tanto da massa ou do volume do mesmo. Entre elas estão a fricção, a coesão, a força ascendente produzida por turbulência e as forças de ação e reação na interface grão/fluido. Nestas forças podem se destacar dois pares de forças importantes: o primeiro, formado pelo esforço tangencial exercida pelo fluido em movimento sobre o grão, e sua força oposta; o segundo par é formado pelo esforço tangencial formado pelo grão em movimento sobre o fluido, e a resistência exercida por este. As forças de superfície dependem da razão área superficial/volume nos grãos, e da viscosidade do fluido, que corresponde à tensão necessária para produzir determinada deformação no grão e mede a resistência do fluido. A atuação destas forças, também chamadas de forças de resistência, impede o movimento autônomo do grão, o que por um lado pode dificultar o seu transporte individual, mas pelo outro pode facilitá-lo com o aumento da viscosidade do fluido que o cerca, o que torna possível o deslocamento, por exemplo, de um bloco impassível de ser movimentado por uma corrente de água, mas que pode ser feito através de uma corrente de lama com mesma velocidade, entretanto mais viscosa. Torna-se, então, possível realizar uma diferenciação entre as duas forças que atuam no transporte físico de sedimentos, a de corpo e a força de superfície. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 6 Quando essas forças atuam sobre cada grão individualmente, esse transporte é caracterizado pela liberdade de movimento do grão em meio ao fluido pouco viscoso, sendo assim, é chamado de transporte de grãos livres. Já quando nos deparamos com o transporte realizado a partir da atuação da força-peso mais sobre a massa de grãos, formada pela proximidade das partículas, do que sobre grãos individualizados, ele se caracteriza como sendo, transporte gravitacional ou fluxo denso, já que a concentração da massa de grãos torna-se mais alta que a concentração do fluido. Com a proximidade dos grãos nesta ultima forma de transporte, pode-se tangenciar outros fatores que são assim influenciados, como antes discorridos, a fricção, a coesão, tensão entre os grânulos e a formação de uma massa densa a partir da mistura do fluido com partículas sedimentares pequenas, que atuarão sobre grãos maiores. Transporte sedimentar: a maturação do grão Após o transporte inicial do grão, através de torrentes pluviais e/ou movimentos gravitacionais para a encosta da serra, ele passa a se incorporar aos leitos dos rios e corredeiras presentes nas escarpas, que logo após atingirá rios que cruzam as planícies litorâneas. Quando o grão passa por este transporte, ele passa também por um período de fluentes transformações químicas e/ou físicas, ou seja, por um longo processo de maturação, através da ação de processos intempéricos e transportadores. Essas transformações variam de sedimento para sedimento, já que alguns destes são mais propensos a essas transformações do que outros, como por exemplo, o quartzo que pode demorar mais tempo para modificar sua estrutura física, do que o feldspato. As mudanças químicas dos minerais podem ocorrer desde pequenas modificações em suas fissuras ou fraturas, até sua completa dissolução. Já as mudanças físicas resultam, basicamente, na redução no tamanho do grão e no arredondamento de sua forma, causados pelo desgaste e quebra causados no mesmo. Essa análise, no que diz respeito à maturação do grão, segundo os transportes MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 7 realizados sobre ele, varia de acordo com a intensidade e o tempo com que esse transporte ocorreu, e também de acordo com a estabilidade química do mineral de origem, no caso do transporte químico, e da seleção granulométrica e o arredondamento, no caso do transporte físico. Principais cenários da existência do grão: conceitos de área-fonte, bacia sedimentar e nível base A partir do que foi visto até então, pode-se fazer agora o reconhecimento dos três cenários geográficos, ligados diretamente às três principais fases da biografia granular: a serra, a escarpa e o oceano. E também será possível compreender os quatro principais processos geológicos, que interferem na formação do grão: o intemperismo, a erosão, o transporte e a deposição. O intemperismo ocorre, basicamente, através da manutenção e residência do grão juntamente com matéria orgânica geológica em um determinado local, o que favorece a ação do tempo sobre o mesmo. Então, é possível deduzir que as áreas de maior influência intempérica são aquelas em que o grão permanece por mais tempo sobre influencia de processos climatológicos e geológicos, como o topo da serra e a planície litorânea. O transporte predomina em áreas em que o deposito de matéria negativo, favorece a remobilização de grãos e partículas, o que pode-se por assim chamar de erosão. Este processo ocorre com mais intensidade no pico das serras, bem como nas partes mais íngremes da escarpa. E se caracteriza pela sua incidência intermitente, o que pode alternar a velocidade com que ocorrem. O transporte pode variar também de acordo com hidrodinâmica e com clima do local, já que o clima relaciona-se diretamente com os processos intempéricos decorrentes. Como exemplo, em climas quentes e úmidos a desintegração e decomposição mineral são mais rápidas do que em climas frios e áridos. É perceptível a direta ligação necessária entre o transporte e os processos intempéricos, uma vez que em terrenos menos acidentados o transporte ocorre de forma lenta, favorecendo a atuação climática de contato, enquanto em áreas mais abruptas o transporte MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 8 ocorre rapidamente promovendo, por exemplo, soterramentos que impedem a ação climática direta com os sedimentos. A deposição dos sedimentos ocorre em maior intensidade em regiões de baixa altitude, como nas planícies litorâneas e em sua grande maioria no oceano, por se constituir como o destino final dos sedimentos. Então ao se construir este mapa de sedimentação, pode ser feita a análise nos tipos de dominância geográfica, segundo sua predominância básica de processos geológicos. No primeiro tipo, percebe-se a grande influencia do intemperismo, predominante basicamente ao interior da serra e algumas poucas vezes ás planícies litorâneas. O segundo tipo é influenciado pela erosão, que predomina sobre o intemperismo e a deposição, na escarpa da serra. O terceiro tipo é então formado a partir dos dois primeiros, por se tornar a área de origem dos sedimentos, é denominada área-fonte. Esse tipo é caracterizado pela dominância dos processos deposicionais sobre os outros domínios, que geralmente ocorrem nas planícies litorâneas,e que posteriormente passará a ser chamada de bacia sedimentar. O local onde é predominante o domínio deposicional, ou seja, onde os processos erosivos e intempéricos tornam-se pouco intensos, é denominado, basicamente como nível de base, e é muitas vezes confundido com o nível do mar, por se apresentarem geralmente na mesma altitude, no entanto podem variar quando este domínio se apresenta em bacias continentais. Esse nível de base varia também com o passar dos anos de acordo com a variação do nível do mar, que pode ou não aumentar e/ou diminuir. Sedimentos que Não São Grãos: o Transporte Químico O transporte químico ocorre, basicamente com a mesma função do transporte físico ou mecânico, depositar sedimentos em uma bacia sedimentar. O que o difere, fundamentalmente, do transporte físico, é que neste não ocorre o transporte de partículas sólidas, mas sim de íons, que posteriormente passarão por uma integração química em que ocorrerá a ligação entre estes íons, formando MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 9 então o sedimento final. Na bacia sedimentar a transformação do soluto em sedimento pode ocorrer de três diferentes formas: pela precipitação química, como o evaporito, que se constitui em um determinado mar, quando a taxa de evaporação é maior que a taxa de precipitação; pela ação de organismos vivos, como na carapaça de em um molusco ou em um recife de corais; ou pela precipitação química induzida pelo metabolismo de seres vivos. Primeiramente, estes íons transportados se diferem dos compostos sólidos pela sua característica fina e leve, que não os permitem ser classificados como partículas, no entanto, são também caracterizadas como grossos e pesados não se adequando também à categoria de íon, fazendo com que o limite entre partícula sólida e íon, não seja absoluto. Então o material transportado quimicamente que adquire características intermediárias de sólidos e íons recebe o nome de coloide. Muitos dos compostos sedimentados quimicamente, precipitam-se originalmente, sob forma coloidal, podendo mais tarde passar à forma cristalina. Dando Nomes aos Sedimentos Como pode-se notar, são vários os tipos e formas sedimentares existentes. Por isso torna-se de extrema importância, classificar esses materiais segundo a constituição mineralógica e aspectos texturais do grão, deposito ou rocha. No entanto, para que essa classificação seja feita, deve-se levar em consideração se a ultima origem do material, ou seja, o ultimo processo pelo qual ele passou química, biológica ou física (transporte mecânico). A partir da análise destes critérios, é possível classificar estes materiais sedimentares, em alóctones e autóctones. Segundo suas origens gregas, os prefixos alo e auto, significam outro, diferente e por si próprio, de si mesmo, respectivamente. Sendo assim tem-se como alóctone o sedimento que vem de um lugar diferente de onde ele se depositou, passando pelo transporte mecânico, e o autóctone o sedimento que se formou exatamente onde se encontra, formando-se então química ou biologicamente. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 10 Transporte e deposição por processos físicos: materiais alóctones O conceito de alóctones abrange tanto o grão de quartzo provindo de um granito, quanto o fragmento de lava lançado e consolidado no ar, durante uma explosão vulcânica. Então para que esse sedimento alóctone seja classificado, deve-se analisar se sua estrutura é originada e transportada por agentes dinâmicos externos a terra, ou se possui influência direta com a dinâmica interna da terra. Quando são de origem externa, são classificados como epiclásticos, já quando se originam no interior da terra são chamados de piroclásticos. O alóctone epiclástico faz referência a qualquer sedimento transportado de forma física, independente da distancia decorrida pelo mesmo, como é o caso do grão de quartzo, que pode ser carregado por vários quilômetros, e a carapaça de um animal, que simplesmente decantar para o fundo do oceano. Essa diferença se dá, no entanto, quanto à proximidade do sedimento e a bacia sedimentar. No caso de sedimentos que se localizam fora dos limites da bacia, estes são denominados extraclásticos ou terrígenos. Já os que se localizam dentro da bacia sedimentar, são denominados intraclásticos. O sufixo clasto, utilizado nestas definições remete basicamente ao seu conceito sedimentológico, que o define como sendo qualquer sedimento que experimentou transporte mecânico, ou seja, pode ser considerado um detrito. Origem interna: materiais intraclásticos Quando se busca detalhar a classificação dos sedimentos alóctones intraclásticos, deve-se analisar se estes sedimentos passaram por processos de formação químicos ou biológicos. Quando isso acontece, esse material deve ser classificado de acordo com seus componentes alobioquímicos, assim denominados por Robert Folk ao classificar rochas calcárias: bioclastos, pellets, restos mineralizados de excrementos fecais, oóides e fragmentos líticos calcários. Já quando se fala de sedimentos intraclásticos sem influência químico-biológica, eles correspondem a fragmentos de depósitos terrígenos pré-existentes, retirados MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 11 mecanicamente do fundo da bacia e redepositados independente do tempo transcorrido entre estes dois processos. Transporte e deposição por processos bioquímicos: materiais autóctones Para que os sedimentos autóctones sejam classificados, deve-se fazer uma análise quanto a sua formação, se é de origem química ou biológica. Quando são de origem biológica, acontece a deposição de substrato e seu crescimento gradual in situ, que posteriormente formará uma camada sólida, semelhante a um edifício. Estes edifícios podem ser denominados edifícios sedimentares, e podem ser classificados quando aos seus processos formadores em bioconstruidos ou bioinduzidos. Edifícios sedimentares bioconstruidos Ocorrem com a fixação de organismos formadores, ainda em vida, a um substrato onde deixam suas carapaças. Nessa categoria os representantes clássicos são os recifes de corais e algas vermelhas, que vivem associados a edifícios marinhos, trocando oxigênio e gás carbônico, responsáveis à respiração e fotossíntese, respectivamente. Edifícios sedimentares Bioinduzidos Ocorre através do metabolismo de organismos formadores, que provocam mudanças químicas e/ou hidrodinâmicas que geram a deposição de sedimentos. São basicamente representados por construções calcárias, ou algumas vezes fosfáticas, formadas pelo metabolismo fotossintético das cianobactérias. Esse processo pode ser bem representado pelo Principio de Le Chatelier, que relaciona as formas iônica e precipitada do carbonato. “Segundo o principio de Le Chatelier, a retirada de qualquer componente de um MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 12 sistema aberto, em prejuízo de um dos lados da equação, é naturalmente compensado pelo deslocamento do equilíbrio para esse lado e pela reposição do componente consumido. Assim, a retirada de CO2 pela cianobactéria desloca o equilíbrio para a direita, repõe o gás carbônico consumido e favorece a precipitação de carbonato insolúvel, sob a forma de calcita ou aragonita. Deve-se ressaltar,no entanto, que a presença de carbonato nas construções microbianas pode também ter uma componente mecânica, isto é, a retenção ou filtragem de partículas finas pelos microrganismos.” Os edifícios estromatolíticos são formados pela alternância regular concordante entre laminas de esteira microbiana e laminas de carbonato que as recobre. Materiais ortoquímicos Os materiais autóctones de origem química são denominados, ortoquímicos. São assim chamados por não possuírem nenhum tipo de influência de mecanismos físicos e/ou biológicos. Alguns exemplos típicos de sedimentos ortoquímicos são: evaporito, formado pela evaporação de salmouras naturais; caliches, formado pela precipitação ou concentração química nos horizontes superiores de solos; e alguns espeleotemas, formadas por precipitações calcárias em cavernas. Categorias de Transporte Mecânico O transporte sedimentar mecânico ocorre sempre através de um fluido, parado ou em movimento, seja ele o ar, a água ou a massa formada pela mistura de sedimentos. Para que ocorra o transporte mecânico, o sedimento deve estar diretamente ligado ao fluido ao seu redor. O que faz com que os grãos se movam são as forças atuantes presentes no fluido, então, pode-se dizer que quanto mais viscoso e denso for o fluido maior será a quantidade de grãos transportados e vice-versa. Sendo assim o transporte sedimentar pode ser dividido em dois grandes grupos, de acordo com sua viscosidade baixa ou alta. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 13 Fluxo de baixa viscosidade Nos fluidos de baixa viscosidade estacionários, ou seja, parados as forças de corpo e de superfície atuam individualmente sobre cada grão. Enquanto nos fluidos em movimento as forças de corpo atuam sobre o fluido, fazendo-o se movimentar declive abaixo, enquanto isso ele repassa esta ação a cada grão, podendo ou não transportá-lo, através do esforço tangencial. Tem-se assim, que quanto menos viscoso for o fluido, menor será sua capacidade de transportar os grãos, isso, é claro, dependendo da forma e estrutura do grão. Pode-se dizer também que a trajetória, a velocidade e o modo de deslocamento do grão estão diretamente relacionados às forças que atuam sobre ele, podendo ocorrer, durante o transporte, a seleção granulométrica dos sedimentos. Sabe-se que em fluxos de baixa viscosidade o transporte de grãos pesados, acontece de forma mais lenta. Sendo assim mantendo-se a densidade e demais variáveis dos grãos, quanto mais grossa a granulação, tende aumentar a velocidade mínima ou crítica necessária para iniciar o seu movimento, excetuando-se granulações muito finas. Este é o fato pelo qual ocorre o efeito ou anomalia de Hjulstrom-Sundborg, que torna o silte e a argila bem menos erosivos do que a areia. Uma vez que a corrente coloca o grão em movimento, sua velocidade e mecanismos transportadores variam de acordo com o tamanho das partículas transportadas. Os principais mecanismos são a suspenção, a saltação, o arrasto e o rolamento. A suspensão ocorre quando o grão fica suspenso sobre a interface sedimento/fluido. E pode ocorrer a partir de três condições básicas: existência de turbulência, baixa densidade e comportamento coloidal. A saltação ocorre quando o grão fica temporariamente suspenso após a ação da corrente, e ao retornar à superfície deposicional causa um choque que produz ricochetes, ou seja, a saltação induzida que pode através do impacto entre as partículas provocar outros movimentos continuados. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 14 O arrasto é o deslocamento do grão subparalelo e rente à interface sedimento/fluido, e assim como no movimento de saltação o contato entre grão pode ocasionar novos movimentos, como o remanejamento de grãos através do empurrão. O rolamento é provocado quando o grão inicia um processo de rotação, no próprio eixo, sobre outros grãos. O transporte feito pelo arrasto e pelo rolamento é denominado tração. Sendo assim existe uma variação no transporte de grãos diferenciados. No caso de grãos menores a predominância é do movimento de suspensão, em grãos intermediários predomina a saltação e em grãos mais pesados, geralmente ocorre a tração. Fica clara a influência da viscosidade, da densidade e da profundidade do meio, sobre o mecanismo de transporte, principalmente no movimento inicial. Enquanto mecanismos de dispersão de sedimentos, a tração e a suspensão que atuam basicamente sobre grãos livres, exercem funções parecidas. Mas quando se trata da deposição destes, essas funções tornam-se distintas. Na deposição por suspenção, os sedimentos tendem a se acumular homogeneamente por todo o leito sedimentar, formando assim um leito plano. Já na deposição por tração ocorre o acúmulo de sedimentos no sentido do esforço tangencial, no entanto, o leito tende a ser plano já que a quantidade de sedimentos que se acumula em uma determinada área, é a mesma quantidade que sai de outra. A formação deste leito sedimentar é denominada leito plano. Fluxos densos ou gravitacionais Este tipo de movimentação de sedimentos é caracterizado pela elevada viscosidade do fluido em contato com o grão. Diferentemente dos fluxos de baixa viscosidade, neste caso as forças de corpo e de superfície não atuam individualmente sobre cada grão, caracterizando este transporte pela associação preferencial a declives, pela formação de depósitos na base destes declives e MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 15 pelo transporte rápido de uma grande quantidade de sedimentos. As forças que agem nesta forma de transporte são as mesmas forças que atuam no transporte de baixa viscosidade, no entanto, neste caso elas atuam com mais intensidade sobre os grãos, por influencia da elevação da força peso exercida sobre um determinado local. Portanto quando em equilíbrio com as forças de resistência atuantes (coesão e atrito) contra a força-peso, dificilmente ocorrerá esta movimentação. No entanto, estes fluxos podem ocorrer devido à dinâmica incessante das encostas, que pode variar com uma taxa mais alta de pluviosidade na região, por exemplo, ou também pela variação da força-peso e das forças de resistência. Regimes de transporte de alta viscosidade A matéria-prima do transporte gravitacional é uma mistura de fluido com sólido, no entanto ele não é ocasionado por nenhum deles, mas sim pelos regimes reológicos, ou seja, o comportamento mecânico de corpos deformáveis que não sejam sólidos nem líquidos. Neste caso os regimes reológicos podem ser o rúptil, o plástico e o fluidal. No regime rúptil, os grãos mantem contato sistemático e permanente entre si, rompendo-se somente ao longo de superfícies definidas. No regime plástico, existe movimento entre os grãos, com choques ou atrito, comportando-se como um falso fluido. Já no regime fluidal os grãos encontram-se mergulhados em agua, por isso chamada de fluido. Sedimentologicamente falando, podem existir dentro dos regimes reológicos outros fluxos densos, de acordo com a interação dos grãos e das características de seus depósitos. Estes fluxos são representados pelo escorregamento, deslizamento, fluxo granular, fluxo de lama, liquefação e corrente de turbidez. Fluxos densos de reologia rúptil: escorregamentos e deslizamentos Os escorregamentos e deslizamentos constituem os tipos mais comuns de fluxo MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO,CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 16 gravitacional rúptil. São caracterizados pelo desequilíbrio localizado de tensão interna, ao longo de uma superfície de fraqueza. Neste caso o regime de forças atuantes se distribui de maneira que ocorre a distensão no topo do declive e formam-se os chamados planos de deslocamento subverticais e blocos escalonados, e compressão da base pelo material deslocado, sob forma de dobras. Este transporte pode ou não manter a homogeneidade do bloco deslocado. Fluxos de reologia plástica (fluxos granulares) Ocorrem quando a razão grãos/fluido é elevada, e são caracterizados pela integração granular, tipicamente, friccional e por ocorrerem geralmente entre grãos puros. Como a força de atrito existente entre estes grãos é mais elevada, a inclinação necessária para que ocorram estes fluxos plásticos, é maior do nos outros tipos de movimentação. Um exemplo típico deste movimento são as avalanchas nas frentes de dunas eólicas. Este processo ocorre quando a quantidade de areia depositada por saltação exerce maior pressão sobre o leito de origem e em busca de declives menor, gera o fluxo gravitacional, devido à pressão dispersiva que ocasiona uma maior movimentação de massa. A areia que é transportada pode ser depositada na base do leito sedimentar, como também em sua parte média, isso depende muitas vezes do teor umidade da areia, que determinará as forças atuantes sobre a massa de areia. Quando a lama comanda o movimento: fluxos de lama ou de detritos Este transporte é caracterizado pela formação de matriz pelítica de interação entre os grãos. Quanto mais fina for a matriz maior será seu potencial ligante e lubrificante entre materiais grossos. Este mecanismo é comandado pelo empuxo gerado entre o fluido e os grãos em contato com o mesmo, e é determinado pela viscosidade fluidal. Neste caso, a viscosidade do fluido inibe a turbulência entre os grãos, o que gera um fluxo MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 17 laminar, que é caracterizado por um movimento mais rápido em suas partes superiores. Neste caso a deposição sedimentar ocorre em grande escala nas marginais do fluxo de lama, devido à menor velocidade em seus diques marginais e maior velocidade em seu centro, o que impede a deposição. Areias movediças: o fenômeno da liquidificação A liquefação é o estado intermediário que se encontra entre a reologia plástica e fluidal, em que ocorre a suspensão dos grãos em seus próprios poros. Este estado ocorre quando a areia fofa e muito encharcada sofre uma vibração mecânica que ocasiona a máxima pressão possível da água em seus poros, formando um empacotamento aberto dos grãos. Enquanto a vibração, que mantem os grãos afastados, dura, o empacotamento dos grãos permanece. No entanto quando suspensa essa vibração, a areia irá decantar e a água tenderá a excender-se ou formar vulcões de areia. Na natureza a vibração mecânica pode ocorrer pela turbulência caudada pela corrente que depositou a areia, pelo pisoteio de animais, ou também por fatores sísmicos. Fluxos densos de reologia fluidal: correntes de turbidez Este mecanismo de transporte ocorre em mistura de água e sedimentos e se movem junto ao fundo sedimentar. É formada em decorrência da densidade da corrente formada, ser maior em comparação com a água e geralmente é gerado pela turbulência entre os grãos. A turbulência gera forças resultantes para cima, o que mantem os materiais da corrente de turbidez em suspensão constante. Esse mecanismo pode percorrer vários quilômetros, graças à capacidade erosiva do mesmo, que tende a aumentar a carga de materiais em suspensão aumentando sua viscosidade, em um processo continuo. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 18 A formação destas correntes de turbidez depende do estimulo inicial que coloque os sedimentos em suspensão na água. Estes estímulos podem ser representados por um abalo sísmicos, pelo aporte e deposição rápida de grande quantidade de sedimentos, entre outros. Por isso geralmente este transporte ocorre em taludes continentais, devido à alta sismicidade, declive acentuado, concentração sedimentar e imensos sistemas de leques aluviais. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 19 DEPÓSITOS E ROCHAS SEDIMENTARES Estudo dos processos subsequentes que conduzem a formação da rocha sedimentar. Os depósitos sedimentares podem ser divididos em terrígenos e carbonáticas. Os terrígenos São formados de sedimentos ricos em quartzo e outros materiais como feldspatos, micas e argilominerais. Já os carbonáticas São formados de sedimentos ricos em quartzo e outros materiais como feldspatos, micas e argilominerais. Transformando sedimentos em rochas sedimentares O conjunto de transformações que o deposito sedimentar sofre após sua decomposição, em resposta a estas novas condições, dá-se o nome de diagênese. A diagênese é uma transformação em adaptação a novas condições físicas (pressão e temperatura) e químicas (Eh, pH e pressão de agua), onde o material original é exclusivamente sedimentar. Processos e produtos diagenéticos A diagênese é caracterizada por um conjunto de processos e por seus respectivos produtos. Os processos mais conhecidos são: compactação, dissolução, cimentação e recristalização diagenética. Compactação A compactação diagenética pode ser mecânica ou química. A compactação química resulta do efeito de dissolução de minerais sobre pressão. A compactação mecânica resulta no empacotamento intergranular e a quebra ou MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 20 deformação de grãos individuais. Dissolução A dissolução diagenética pode ocorrer sem ou com efeito significativo da pressão de soterramento. A dissolução sem pressão ocorre apenas pelo efeito da percolação de soluções pós deposicionais, ainda na diagênese precoce. Cimentação É a precipitação química de minerais a partir de íons em solução na água intersticial. Os cimentos mais comuns em rochas sedimentares são os siliciosos, os carbonáticas, os férricos e ferrosos e os aluminossilicatos. Recristalização Diagenéticas O termo recristalização diagenética designa modificação da mineralogia e textura cristalina de componentes sedimentares pela ação de soluções intersticiais em condições de soterramento. As duas modificações mais comuns são a transformação de aragonita em calcita e carbonato em sílica. Componentes de Rochas Sedimentares Os processos diageneticos modificam a textura e a mineralogia dos grãos, alteram a forma e a taxa de porosidade e criam novos componentes mineralógicos sob a forma de cimentos. O deposito sedimentar pode ser dividido em dois grupos de componentes: - Deposicionais (primários) - Diageneticos ( secundários) MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 21 Componentes deposicionais Os componentes deposicionais de um agregado sedimentar são três: – o arcabouço – a matriz – e a porosidade primária Componentes diageneticos Os processos diageneticos incluem dissolução e fragmentação, o que equivale a criar poros, sendotambém capaz de fechar estes poros por meio da compactação. Dando nome às rochas sedimentares Inicialmente, para a nomenclatura da rochas, as mesmas são classificadas quanto ao tipo de rocha: – terrígenas ou carbonáticas Classificação das Rochas Terrígenas O conceito de textura refere-se às propriedades físicas de partícula.Essas propriedades texturais são o tamanho do grão (granulação), a forma (proporção da Matriz), e suas feições superficiais (arredondamento). As propriedades mineralógicas ficam caracterizadas pela proporção QFL (Quartzo, feldspato e Líticos) e pela diversidade ou pureza composicional. • Nomes Texturais – nomes granulométricos: rochas rudáceas, arenáceas e lutáceas. – Nomes baseados na quantidade relativa de matriz: arenitos, wackes, ortoconglomerados e paraconglomerados MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 22 – nomes alusivos ao arredondamento dos grãos: brechas e conglomerados. • Nomes Mineralógicos – nomes mineralógicos de rochas arenáceas. – Nomes mineralógicos de rochas rudáceas – nomes mineralógicos de rochas lutáceas. – nomes relativos a estruturas sedimentares: folhelho e ritmitos Classificação das rochas carbonáticas • Nomes Texturais – nomes granulométricos: calcarenitos, calcirruditos e calcilutitos. – Nomes granulométricos para rochas não-carbonáticas, formadas de material de dentro da bacia • Nomes baseados no tipo de grão • Nomes químico-mineralógicos: dolomitos e calcários MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 23 CONCLUSÕES Como pode ser observado no decorrer deste trabalho, são várias as formas de deposição de sedimentos na superfície terrestre, cada uma caracterizada com fatores próprios que lhes conferem a devida importância na constituição do solo, seja ele com características favoráveis ou não ao ramo agronômico. É devidamente importante conhecer estes aspectos formadores do solo, pois o solo de cada região apresenta características diferentes seja por seus processos de formação, seja por suas características físico-químicas. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MINAS GERAIS - CAMPUS SÃO JOÃO EVANGELISTA 24 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS TEIXEIRA, Wilson, Decifrando a Terra, Cap. 09 (pag.167 a 190), cap. 14 (pag. 285 a 304) http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAuwoAD/geologia-introdutoria-10-sedimentos- processos# http://geoturismobrasil.com/Material%20didatico/Rochas%20Sedimentares.pdf http://pt.wikipedia.org/wiki/Sedimento http://www.infopedia.pt/$processo-sedimentar;jsessionid=MLlda9AgzqKtLTaksdFPIw__ http://www.rc.unesp.br/museudpm/rochas/sedimentares/sedimentares.html
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